ANALIZA OBIEGU INFORMACJI W PROCESIE KONSTRUOWANIA WYROBU Z UWZGLĘDNIENIEM JEGO MONTAŻU I DEMONTAŻU

Transkrypt

1 KOMISJA BUDOWY MASZYN PAN ODDZIAŁ W POZNANIU Vol. 28 nr 2 Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2008 JAN ŻUREK, WŁADYSŁAW CHRUŚCIEL ANALIZA OBIEGU INFORMACJI W PROCESIE KONSTRUOWANIA WYROBU Z UWZGLĘDNIENIEM JEGO MONTAŻU I DEMONTAŻU Konieczność skrócenia czasu przygotowania produkcji, czasu konstruowania oraz projektowania procesu montażu wymusza działania mające na celu automatyzację poszczególnych faz rozwoju. W artykule podjęto próbę analizy obiegu informacji w procesie konstruowania za pomocą zmodyfikowanej metody SADT ze szczególnym uwzględnieniem montażu i demontażu wyrobów w przemyśle elektromaszynowym. Przeanalizowany obieg informacji w procesie konstruowania pozwala na jego dokładne zdefiniowanie, zmodyfikowanie i sformułowanie wytycznych do rozwiązywania występujących w praktyce zadań i problemów uwzględniających zasady montażu i demontażu wyrobów. Słowa kluczowe: konstruowanie, montaż, demontaż, metoda SADT 1. WPROWADZENIE Konieczność skrócenia czasu przygotowania produkcji, w tym konstruowania oraz projektowania procesu montażu, wymusza działania mające na celu automatyzację poszczególnych faz rozwoju. Można to osiągnąć przez komputerową integrację danych uzyskanych z modeli wyrobów i procesów ich wytwarzania. Przede wszystkim zarządzanie procesowe uwzględnia kolejne fazy powstawania, począwszy od koncepcji nowego, przez montaż końcowy, a na recyklingu kończąc. Dlatego stosowane modele muszą dokładnie opisywać wyrób, bo tylko wówczas podejmowane decyzje mogą być trafne, a zaplanowane przedsięwzięcia realizowane zgodnie z opracowanym projektem. W pracy podjęto próbę analizy obiegu informacji w procesie konstruowania ze szczególnym uwzględnieniem montażu i demontażu wyrobów w przemyśle elektromaszynowym. Prof. dr hab. inż. Instytut Technologii Mechanicznej Politechniki Poznańskiej. Mgr inż. Fabryka Techniki Oświetleniowej Franz Sill-GmbH w Berlinie (Niemcy).

2 160 J. Żurek, W. Chruściel 2. MODEL DANYCH ŻYCIA WYROBU Podstawowe niezbędne do modelowania procesów wytwórczych oraz ich parametrów i struktury można uzyskać na podstawie analizy faz rozwoju i życia (rys. 1). Model ten ujmuje wszystkie fazy rozwoju, począwszy od określenia potrzeby jego powstania aż do recyklingu. Szczególnie ważnym aspektem jest uwzględnienie informacji zwrotnej, która w praktyce stanowi słaby punkt lub jest niewystarczająco uwzględniana. Pominięcie tego rodzaju informacji przyczynia się do wzrostu kosztów produkcji, a w szczególności zmniejszenia wydajności oraz obniżenia jakości pracy. Istotnym elementem w modelowaniu tych procesów jest dobra znajomość poszczególnych faz życia, a także dokładny przepływ i wymiana informacji między nimi. Zdefiniowanie wielkości procesów montażu i demontażu, np. czasu, kosztów, kolejności montażu lub demontażu, ma podstawowe znaczenie dla procesu konstruowania, a także dla planowania tych procesów i zarządzania nimi. Jednocześnie sposób, w jaki te procesy są prowadzone, ma decydujący wpływ na ich skuteczność i efektywność. potrzeba istnienia planowanie, założenia konstrukcyjne PROCES KONSTRUOWANIA produkcja (obróbka, montaż) dystrybucja, sprzedaż eksploatacja, serwis, naprawa (zużycie, gotowość techniczna, demontaż) recykling (demontaż) informacja dotycząca montażu informacja dotycząca demontażu informacja dotycząca demontażu Rys. 1. Model zużycia uwzględniający zwrotne z faz konstruowania, montażu i demontażu Fig. 1. Model of the product life cycle with return information from design, assembly and disassembly stages 3. ANALIZA OBIEGU INFORMACJI W PROCESIE KONSTRUOWANIA Z UWZGLĘDNIENIEM MONTAŻU I DEMONTAŻU Do analizy modelu życia (rys. 1) oraz funkcjonalnego opisu procesu konstruowania z uwzględnieniem montażu i demontażu wykorzystano metodę SADT (Structured Analysis and Design Technique analiza struktury i techniki

3 Analiza obiegu informacji 161 projektowania) [2]. Metoda ta jest wykorzystywana do uporządkowanej analizy i projektowania systemów informacyjnych oraz zarządzania informacjami. W metodzie tej stan istniejący danej aktywności (czynności) jest przedstawiony w formie diagramów, które pozwalają na jej analizę i projektowanie ulepszonego modelu. Modele mogą być zbudowane z wielu funkcji połączonych ze sobą w taki sposób, że wyjścia jednej funkcji są wejściami lub mechanizmami sterowania innych funkcji. Metoda SADT uwzględnia również możliwość współbieżnego wykonywania dwóch lub więcej funkcji w sytuacji, gdy wyjście jednej funkcji jest wejściem wielu innych funkcji. Semantykę zależności poszczególnych funkcji przedstawiono obszernie w pracach [1, 2]. Uwzględniając zarządzanie procesowe, wprowadzono do metody SADT model procesu, który jest równy tożsamościowo modelowi aktywności (czynności) w tej metodzie [2]. Model procesu w tym ujęciu (rys. 2) jest definiowany jako sieć działań (aktywności, czynności i operacji) prowadzonych w powtarzalny sposób, której celem jest aktywne oddziaływanie na organizację lub system wytwarzania. mechanizmy sterowania mechanizmy sterowania wejściowe proces wyjściowe wejściowe aktywność, czynność wyjściowe metody, środki pomocnicze metody, środki pomocnicze Rys. 2. Model procesu równy tożsamościowo modelowi aktywności w metodzie SADT [2] Fig. 2. Model of a process equally identical to the activity model in the SADT method [2] Na rysunku 3 przedstawiono przepływ informacji w czasie życia (rys. 1) za pomocą zmodyfikowanego modelu SADT. W celu łatwej identyfikacji poszczególnych procesów oznaczono je cyframi (1, 2, 3 ). Ze względu na złożoność przepływu informacji w czasie życia i wymagania dotyczące jego wykonania oraz związane z nim procesy model ten należy podzielić na funkcje składowe. Złożoność w omawianym kontekście należy rozumieć jako stopień przejrzystości związków między wejściem a wyjściem. Na rysunku 4 przedstawiono dekompozycję procesu projektowania (proces 1). Informacją wejściową w analizowanym procesie jest zadanie lub problem, który należy rozwiązać. W tym obszarze są definiowane zadania kon-

4 162 J. Żurek, W. Chruściel strukcyjne oraz opracowywana lista wymagań technicznych z uwzględnieniem montażu lub demontażu. Informacją wyjściową procesu projektowania jest kompletna dokumentacja konstrukcyjna uwzględniająca zasady jego montażu lub demontażu. zamówienia i życzenia klientów, badania marketingowe > możliwości i cele przedsiębiorstwa > wytyczne konstruowania uwzględniające montaż, demontaż,... dotyczące demontażu, renowacji, regeneracji, przetwórstwa surowców wtórnych, utylizacji odpadów zadanie projektowanie 1 dokładna definicja dotyczące wytwarzania, montażu, jakości dotyczące opakowania, składowania, transportu wytwarzanie > dokładne opisanie funkcji i cech 2 > program rozwoju i produkcji > lista wymagań technicznych > proces konstruowania dane i cechy gotowego dystrybucja, sprzedaż 3 eksploatacja, serwis, naprawa 4 dotyczące ergonomii, modernizacji, niezawodności demontażu recykling 5 Rys. 3. Przepływ informacji w czasie życia przedstawiony za pomocą zmodyfikowanej metody SADT; cyfry 1, 2, 3 kolejny numer procesu Fig. 3. Information flow in the life cycle of a product represented based on the modified SADT method; numbers 1,2,3, represent the next process numbers W obszarze projektowania (rys. 4) zdefiniowano następujące procesy składowe: planowanie (proces 1.1), przygotowanie i rezerwowanie informacji (proces 1.2) oraz konstruowanie (proces 1.3). Na szczególną uwagę zasługuje proces 1.2 przygotowania i rezerwowania informacji. Dokonując kolejnej dekompozycji w tym obszarze, otrzymano zbiór informacji, który powstaje podczas wytwarzania oraz podczas jego eksploatacji i serwisu (informacja zwrotna). Procesy składowe w tym modelu (rys. 5) to: pozyskiwanie informacji (proces 1.2.1), przechowywanie (proces 1.2.2), aktualizacja i modyfikacja informacji, a także prezentowanie informacji (proces 1.2.3). Pozyskiwanie informacji (proces 1.2.1) jest bardzo ważnym etapem w procesie konstruowania wyrobów. Mechanizmy sterowania tym procesem to w głównej mierze definicja (np. struktura funkcjonalna, projekt koncepcyjny,

5 Analiza obiegu informacji 163 kształtowanie geometryczno-materiałowe, dane technologiczne oraz dokumentacja techniczna), zlecenie realizacji projektu, możliwości i cele przedsiębiorstwa. W tym obszarze szczególnie ważnymi mechanizmami kontroli procesów i sterowania nimi są wytyczne konstruowania z uwzględnieniem montażu i demontażu oraz informacja zwrotna dotycząca np. oceny tych procesów. zamówienia i życzenia klientów, badania marketingowe > możliwości i cele przedsiębiorstwa > wytyczne konstruowania uwzględniające montaż, demontaż,... propozycje zmian w projekcie zadanie * planowanie ( ) 1.1 oprogramowanie zlecenie realizacji projektu struktura > struktura funkcjonalna > projekt koncepcyjny > kształtowanie geometryczno-materiałowe > dane technologiczne przygotowanie i rezerwowanie informacji 1.2 oprogramowanie zadania projektowo-konstrukcyjne konstruowanie 1.3 ( ) oprogramowanie ( ) konstruktor * usprawnienia, zmiany konstrukcyjne procesy technologiczne > wytwarzanie, montaż > demontaż > kontrola jakości pełna definicja i procesów technologicznych Rys. 4. Dekompozycja procesu projektowania (proces 1) za pomocą zmodyfikowanej metody SADT; metody i środki pomocnicze ujęte na rysunku w nawiasy są wyłączone z analizy Fig. 4. Decomposition of the product design (process 1) based on the modified SADT method; all methods and recourses within the figure shown in brackets are excluded from the analysis Istotną procedurą w procesie pozyskiwania informacji jest jej ocena. Ocenie może podlegać cały zbiór informacji (ocena integralna) oraz poszczególne reguły lub wytyczne bez uwzględnienia relacji zachodzących między nimi (ocena szczegółowa) [3]. Przechowywanie informacji (proces 1.2.2) to przede wszystkim gromadzenie i udostępnianie w odpowiednio przygotowanej bazie danych wszystkich niezbędnych informacji napływających zarówno ze źródeł wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Dane w bazie muszą stanowić wierne odzwierciedlenie modelowanego fragmentu rzeczywistości, a więc w miarę zachodzących w nim zmian (we fragmencie rzeczywistości) baza danych musi się w sposób ciągły odpowiednio zmieniać. Zapewnienie zgodności z rzeczywistością przechowywanych

6 164 J. Żurek, W. Chruściel informacji jest podstawowym procesem we współczesnych systemach informacyjnych korzystających z baz danych. definicja > struktura funkcjonalna > projekt koncepcyjny > kształtowanie geometryczno-materiałowe > dane technologiczne > dokumenty/dokumentacja techniczna > możliwości i cele przedsiębiorstwa > wytyczne konstruowania uwzględniające montaż, demontaż,... > oceny montażu lub demontażu zlecenie realizacji projektu zadanie pozyskiwanie informacji informacja wynikowa zapytania archiwizacja, uzupełnianie, aktualizacja propozycje zmian w projekcie * dane dotyczące > procesów technologicznych obróbki i montażu > projektowania oprzyrządowania i narzędzi > normatywnych wielkości potrzeb (materiały, czasy, koszty) > planów i harmonogramów produkcji, zaopatrzenia i obciążenia stanowisk > sterowania procesami obróbki i montażu > kontroli jakości > opakowania, składowania i transportu informacja wynikowa oprogramowanie prezentowanie informacji * Rys. 5. Dekompozycja procesu przygotowania i rezerwowania informacji (proces 1.2) za pomocą zmodyfikowanej metody SADT Fig. 5. Decomposition of the information preparation and reservation process (process 1.2) based on the SADT method Prezentowanie informacji (proces 1.2.3) umożliwia jej wykorzystanie w procesie podejmowania decyzji podczas rozwiązywania zadań konstrukcyjnych uwzględniających montaż i demontaż. Dalszy stopień podziału w obszarze konstruowania (1.3) pozwala zdefiniować jego strukturę (rys. 6). Proces konstruowania składa się z kilku faz różniących się stopniem uszczegółowienia informacji o konstruowanym wyro-

7 Analiza obiegu informacji 165 bie. Podział procesu konstruowania na fazy umożliwia konstruktorowi między innymi czynne uczestnictwo w tym procesie oraz pozwala wyraźnie określić, jaki jest zakres i szczegółowość informacji wejściowej dotyczącej montażu lub demontażu. Podział ten pozwala określić jednocześnie cel poszczególnych faz, czyli zakres, dokładność i poziom ufności informacji wyjściowej. Podstawowe fazy procesu konstruowania wyrobów uwzględniającego odpowiednio zasady montażu i demontażu to: uściślenie sformułowania zadania (proces 1.3.1), przygotowanie projektu koncepcyjnego (proces 1.3.2), przygotowanie projektu konstrukcyjnego (proces 1.3.3), przygotowanie projektu realizacyjnego (proces 1.3.4) oraz optymalizacja (proces 1.3.5). Żadna faza w tej strukturze nie może być pominięta. Informacja wejściowa w procesie konstruowania to przede wszystkim zadanie koncepcyjno-projektowo-konstrukcyjne. Szczególnie ważnymi mechanizmami kontroli tego procesu i sterowania nim są: wytyczne konstruowania dotyczące montażu i demontażu oraz informacja zwrotna dotycząca np. oceny tych procesów. Mechanizmy niezbędne do wykonania poszczególnych funkcji, np. osoby (konstruktorzy lub osoby biorące udział w tym procesie), narzędzia (oprogramowanie), nie są tu omawiane (na rysunkach mechanizmy te są ujęte w nawiasach). Dalsza dekompozycja procesów jest zbędna, ponieważ zbiory informacji uzyskane z obszarów procesów towarzyszących nie wnoszą nowych lub dodatkowych informacji o montażu i demontażu. 4. PODSUMOWANIE Na podstawie przedstawionych wyżej uwag o charakterze analityczno- -praktycznym, a dotyczących obiegu informacji w procesie konstruowania za pomocą zmodyfikowanej metody SADT, można stwierdzić, że stanowi ona efektywny instrument, pomocny w opracowaniu koncepcji systemu informacyjnego uwzględniającego montaż i demontaż (rys. 7). System informacyjny jako nośnik informacji składa się z następujących modułów: pozyskiwania informacji w procesie konstruowania, bazy danych (przetwarzanie, przechowywanie i prezentacja informacji), dostępu do informacji oraz jej aktualizacji (zwiększanie wartości i wnoszenie poprawek). Moduły te stanowią punkt wyjścia do dalszych rozważań nad systemem informacyjnym, który definiuje strukturę i rozmiary informacji dotyczącej montażu i demontażu w procesie konstruowania.

8 166 J. Żurek, W. Chruściel możliwości i cele przedsiębiorstwa > doświadczenie i wiedza w zakresie > wytyczne konstruowania uwzględniające montaż, demontaż,... > klasyfkacja wymagań > dokumentacja dotyczące dotyczące optymalizacji zadania projektowo- -konstrukcyjne uściślenie sformułowania zadania wymagania dotyczące funkcji wymagania dotyczące przygotowanie projektu koncepcyjnego koncepcja uwzględniająca zasady dane dotyczące nowych komponentów przygotowanie projektu konstrukcyjnego konstrukcja uwzględniająca zasady weryfikacja i ocena projektu pod względem wyszukanie błędów poszczególnych części oraz struktury połączeń nowa struktura połączeń przygotowanie projektu realizacyjnego różnice w konstrukcji w stosunku do listy wymagań wady konstrukcyjne utrudniające montaż optymalizacja komletna dokumentacja techniczna propozycje zmian w projekcie konstrukcyjnym Rys. 6. Dekompozycja procesu konstruowania wyrobów, uwzględniającego montaż i demontaż (proces 1.3), za pomocą zmodyfikowanej metody SADT Fig. 6. Decomposition of the engineering design process of a product consideration assembly and disassembly (process 1.3.) based on the modified SADT method

9 Analiza obiegu informacji 167 INTERNET / INTRANET przegląd literatury specjalistycznej, publikacji patentowych, norm, baz danych, stron internetowych, katalogów dotyczących wyrobów przegląd i analiza danych istniejących w przedsiębiorstwie (dokumentacja techniczna i technologiczna wyrobów) pozyskiwanie informacji w procesie konstruowania eksperci z zakresu odpowiedniej technologii oraz osoby biorące bezpośredni udział w danym procesie wiedza, talent i doświadczenia własne konstruktora BAZA DANYCH przetwarzanie przechowywanie prezentacja konstruktor dostęp do informacji aktualizacja informacji (podnoszenie wartości i wnoszenie poprawek) Rys. 7. Koncepcja systemu informacyjnego uwzględniającego montaż i demontaż [2] Fig. 7. Concept of an information system considering assembly and disassembly [2] Przedstawiony i przeanalizowany w artykule obieg informacji w procesie konstruowania za pomocą metody SADT pozwala na dokładne zdefiniowanie i zmodyfikowanie tego procesu oraz przystosowanie go do rozwiązywania występujących w praktyce zadań i problemów uwzględniających zasady montażu i demontażu. Pozwala także sformułować wytyczne konstruowania z uwzględnieniem tych procesów. W wyniku analizy umiejscowiono komputerową bazę danych do wspomagania procesu konstruowania. Próba opisu kształtowania postaci konstrukcyjnej z uwzględnieniem montażu i demontażu za pomocą zmodyfikowanej metody SADT ma podstawowe znaczenie nie tylko w procesie konstruowania, ale również w planowaniu tych procesów i zarządzaniu nimi. LITERATURA [1] Abuseif I. M., Metoda projektowania elastycznych systemów produkcyjnych z wykorzystaniem metody strukturalnej analizy i projektowania (SADT) oraz sieci Petriego (PN), Warszawa, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej [2] Marca D.A., McGowan C.L., Ross D.T., SADT: Structured Analysis and Design Technique, New York, McGraw-Hill Book Company [3] Moczulski W., Metody pozyskiwania wiedzy dla potrzeb diagnostyki maszyn, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Mechanika, 1997, nr 130. Praca wpłynęła do Redakcji Recenzent: prof. dr hab. inż. Bogdan Branowski

10 168 J. Żurek, W. Chruściel ANALYSIS OF THE INFORMATION FLOW WITHIN THE DESIGN PROCESS FOR MACHINE AND EQUIPMENT CONSIDERING ASSEMBLY AND DISASSEMBLY Summary The need to shorten the production planning time, engineering design time and the designing assembly process requires the involvement of actions to automate different design life cycles of a product. Therefore this paper tries to analyse the information flow within the design process based on the SADT method under consideration of assembly and disassembly for products from the electro-machine industry. The analysed information flow within the design process allows an accurate definition and modification of this process as well as its utilisation to solve tasks and problems within the process that occur in practise. It allows also to frame design guidelines considering the process of assembly and disassembly. Key words: engineering design, assembly, disassembly, method SADT